DE102020001154A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges - Google Patents

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Franz Vaas
Johannes Plaum
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    • G01H1/003Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines
    • GPHYSICS
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges (1), wobei ein Beschädigungszustand einer Fahrzeugkomponente des Fahrzeuges (1) ermittelt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- ein momentanes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) beim Befahren einer Fahrbahn ermittelt wird und- ein Fahrbahnzustand der befahrenen Fahrbahn ermittelt wird, wobei- ein aufgrund des Fahrbahnzustandes erwartetes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) mit dem ermittelten momentanen Vibrationsverhalten verglichen wird und der Beschädigungszustand anhand einer Abweichung zwischen dem ermittelten Vibrationsverhalten und dem erwarteten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) und einer Bewertung der Abweichung ermittelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges, wobei ein Beschädigungszustand einer Fahrzeugkomponente des Fahrzeuges ermittelt wird.
  • Aus der DE 101 44 076 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Früherkennung und Vorhersage von Aggregateschädigungen in Maschinenanlagen bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass der Körperschall der Maschinenanlage durch einen Sensor erfasst und als Beschleunigungssignal ausgegeben und in einem digitalen Signalprozessor analysiert wird. Hierbei wird, um negative Einflüsse von Umgebungsschwingungen bzw. nicht mit dem Zustand der Maschinenanlage zusammenhängende Körperschallwellen zu vermeiden, zunächst das Beschleunigungssignal mittels einer Fast-Fourier-Transformation in den Frequenzbereich transformiert und anschließend die dadurch erhaltenen Daten mittels Cepstrum-Analyse wieder in den Zeitbereich transformiert, so dass Resonanz-Daten von Einzelstoßimpulsen im Zeitbereich erhalten werden. Dieses Cepstrum wird dann mit einem Vergleichscepstrum verglichen, das entsprechend Last- und Drehzahlsignalen für den gegenwärtigen Betriebszustand bei einer neuen Maschinenanlage in einer Speichereinrichtung verfügbar ist. Bei Überschreitung von Grenzwerten wird das Diagnosesignal, insbesondere Informationen über das als geschädigt diagnostizierte Aggregat und seine voraussichtliche Restlebensdauer, für den Benutzer angezeigt und ein Notbetrieb eingeleitet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges, wobei ein Beschädigungszustand einer Fahrzeugkomponente des Fahrzeuges ermittelt wird, anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges, wobei ein Beschädigungszustand einer Fahrzeugkomponente des Fahrzeuges ermittelt wird, sieht erfindungsgemäß vor, dass ein momentanes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges beim Befahren einer Fahrbahn ermittelt wird und ein Fahrbahnzustand der befahrenen Fahrbahn ermittelt wird, wobei ein aufgrund des Fahrbahnzustandes erwartetes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges mit dem ermittelten momentanen Vibrationsverhalten verglichen wird und der Beschädigungszustand anhand einer Abweichung zwischen dem ermittelten Vibrationsverhalten und dem erwarteten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges und einer Bewertung der Abweichung ermittelt wird.
  • Durch Anwendung des Verfahrens können bzw. kann eine Beschädigung der Fahrzeugkomponente, eine sich anbahnende Beschädigung der Fahrzeugkomponente und/oder ein akut auftretendes Problem mit der Fahrzeugkomponente vor einem Liegenbleiben des Fahrzeuges, welches insbesondere automatisiert ohne Fahrer fährt, erkannt und bewertet werden.
  • Insbesondere kann durch Anwendung des Verfahrens ein Folgeschaden, der aus einem Primärschaden als Beschädigung der Fahrzeugkomponente resultiert, weitestgehend vermieden werden.
  • Zur Anwendung des Verfahrens ist im Wesentlichen nicht erforderlich, konzeptionsbedingte Änderungen an dem Fahrzeug vorzunehmen, da das Verfahren mittels fahrzeugseitig bereits vorhandener Komponenten, insbesondere Sensoren, durchgeführt werden kann.
  • In einer Ausführung des Verfahrens wird in Abhängigkeit der bewerteten Abweichung und des ermittelten Beschädigungszustandes und der den Beschädigungszustand betreffenden Fahrzeugkomponente zumindest eine Maßnahme automatisch eingeleitet, so dass das Fahrzeug im Wesentlichen keine Gefahr für Verkehrsteilnehmer in unmittelbarer Umgebung des Fahrzeuges darstellt.
  • Dazu sieht eine Weiterbildung des Verfahrens vor, dass als automatisch eingeleitete Maßnahme ein Notbetrieb der Fahrzeugkomponente und/oder des Fahrzeuges aktiviert wird, das Fahrzeug in den Stillstand versetzt wird und/oder eine Information an ein mit dem Fahrzeug verbundenes Kontrollzentrum abgesetzt wird.
  • Ein sensorisch erfasstes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges wird in einer Ausbildung des Verfahrens mit einem zu einem früheren Zeitpunkt unter ähnlichen Bedingungen erfassten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges verglichen und bei der Ermittlung des Beschädigungszustandes berücksichtigt.
  • Insbesondere wird in einer weiteren Ausführung das zu einem früheren Zeitpunkt unter ähnlichen Bedingungen erfasste Vibrationsverhalten herangezogen und berücksichtigt, um das momentane und/oder in Abhängigkeit des Fahrbahnzustandes erwartete Vibrationsverhalten zu plausibilisieren. Alternativ wird das zu einem früheren Zeitpunkt erfasste Vibrationsverhalten herangezogen, wenn kein in Bezug auf den Fahrbahnzustand erwartetes Vibrationsverhalten hinterlegt ist.
  • In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens werden die Ermittlung und Bewertung der Abweichung zur Bestimmung des Beschädigungszustandes mittels neuronaler Netze durchgeführt. Mittels solcher neuronaler Netze können komplexe signaltheoretische Analysen durchgeführt werden, wobei ein sogenanntes Identifikations-neuronales-Netz in Bezug auf einen Standard, insbesondere eine Standardfunktion der Fahrzeugkomponente, trainiert wird, um einen Beschädigungszustand der Fahrzeugkomponente, d. h. einen Schadenstyp, zu ermitteln.
  • Eine mögliche Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass das Vibrationsverhalten des Fahrzeuges anhand erfasster Signale eines fahrzeugseitigen Mikrofons, eines Momentmessers, eines Kraft- und/oder Beschleunigungssensors ermittelt wird. Dazu werden bzw. wird anhand der mittels des Mikrofons erfassten Signale beispielsweise ein Abrollgeräusch von Fahrzeugreifen und/oder ein Körperschall der Fahrzeugreifen und/oder einer Fahrzeugkarosserie ermittelt.
  • Mittels des Beschleunigungssensors werden in einer weiteren möglichen Ausführung Signale in Bezug auf Beschleunigungen und/oder Bewegungsschwankungen an einem Fahrzeugrahmen, an einer Fahrzeugachse und/oder an einem Fahrerhaus in Richtung einer Fahrzeuglängsachse, einer Fahrzeugquerachse und einer Fahrzeughochachse erfasst, um das Vibrationsverhalten des Fahrzeuges zur Ermittlung eines Beschädigungszustandes zu ermitteln.
  • Mittels des Kraftsensors werden in einer weiteren möglichen Ausbildung Signale an dem Fahrzeugrahmen, an der Fahrzeugachse und/oder an dem Fahrerhaus zur Ermittlung wirkender Kräfte erfasst, um das Vibrationsverhalten des Fahrzeuges zu ermitteln.
  • Mittels eines Momentmessers wird in einer Weiterbildung des Verfahrens ein Getriebeausgangsmoment einer Antriebseinheit des Fahrzeuges erfasst, um das Vibrationsverhalten des Fahrzeuges zu ermitteln und daraufhin einen Beschädigungszustand des Fahrzeuges zu bestimmen.
  • Insbesondere sieht das Verfahren vor, dass der Beschädigungszustand im automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges ermittelt wird, da im automatisierten Fahrbetrieb oftmals kein Fahrer im Fahrzeug vorhanden ist, welcher eine Veränderung des Fahrbetriebes anhand von auftretenden Geräuschen und/oder Änderungen im Vibrationsverhalten des Fahrzeuges erkennt und das möglicherweise nicht mehr verkehrssichere Fahrzeug aus dem Verkehr zieht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigt die:
    • 1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Beschädigungszustandes einer Fahrzeugkomponente.
  • In der einzigen Figur ist ein Fahrzeug 1 mit einer Vorrichtung zur Ermittlung eines Beschädigungszustandes einer Fahrzeugkomponente dargestellt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Fahrzeug 1 um einen Lastkraftwagen mit einer Zugmaschine 1.1 und einem Auflieger 1.2.
  • Zukünftig werden auf Straßen zunehmend mehr automatisiert fahrende Fahrzeuge 1 anzutreffen sein.
  • In einem solchen Fahrzeug 1 wird sich mit vergleichsweise hoher Wahrscheinlichkeit kein verantwortlicher Fahrer befinden. Das Fahrzeug 1 erhält in einem solchen Fall über eine Antenne 3 einen Fahrauftrag von einem Kontrollzentrum 2 aus und führt diesen vollautomatisiert aus. Das Verfahren kann aber auch bei weniger automatisierten Fahrzeugen angewendet werden, um den Fahrer vor einer Beschädigung von Fahrzeugkomponenten zu warnen.
  • Üblicherweise hat ein Fahrer eines Fahrzeuges 1 neben der Ausführung einer Fahraufgabe, insbesondere einem Steuern des Fahrzeuges 1, die Aufgabe schleichend und plötzlich auftretende Veränderungen, d. h. Beschädigungen, am Fahrzeug 1 in dessen Fahrbetrieb zu erkennen sowie ein nicht mehr verkehrstüchtiges Fahrzeug 1 aus dem Verkehr zu ziehen.
  • Fährt das Fahrzeug 1 automatisiert und ohne Fahrer, kann dieser Aufgabe nicht nachgegangen werden, so dass diese Aufgabe nicht erfüllt wird.
  • Um Beschädigungen am im automatisierten Fahrbetrieb fahrenden Fahrzeug 1 ohne Fahrer zu erkennen, ist ein im Folgenden beschriebenes Verfahren vorgesehen. Insbesondere beschreibt das Verfahren eine Methodik, um schleichende und plötzliche Veränderungen am Fahrzeug 1 zu erfassen, eine erste Indikation eines Beschädigungszustandes einer Fahrzeugkomponente vorzunehmen, eine Information zur Definition eines sicheren Fahrzeugzustandes zu verwenden und das Kontrollzentrum 2, d. h. insbesondere einen Fahrzeugbetreiber, zu benachrichtigen.
  • Das Fahrzeug 1 umfasst einer Umgebungssensorik zugeordnete Erfassungseinheiten, insbesondere eine Kamera 4 und zumindest einen radar- und/oder lidarbasierten Sensor 5, wobei in dem Ausführungsbeispiel die Kamera 4 und der Sensor 5 als Bestandteile der Umgebungssensorik dargestellt sind, wobei diese auch mehrere am und/oder im Fahrzeug 1 angeordnete Erfassungseinheiten aufweisen kann.
  • Die Kamera 4 und der Sensor 5 sind mit einer Rechnereinheit 6 signaltechnisch verbunden, wobei der Rechnereinheit 6 erfasste Signale der Kamera 4 und des Sensors 5 zur Auswertung und Verarbeitung zugeführt werden.
  • Zudem weist das Fahrzeug 1 eine Anzahl von Funktionssensoren 7 auf, die als Mikrofon zur Erfassung von Geräuschen, als Körperschallsensor zur Erfassung von Körperschall, als Beschleunigungssensor, als Reifendrucksensor zur Erfassung eines Reifendruckes, als Momentmesser, als Kraftsensor, insbesondere Kraftmessdose, etc. ausgeführt sein können.
  • Mittels des Beschleunigungssensors werden insbesondere Signale in Bezug auf Beschleunigungen und/oder Bewegungsschwankungen an einem Fahrzeugrahmen, an einer Fahrzeugachse und/oder an einem Fahrerhaus in Richtung einer Fahrzeuglängsachse x, einer Fahrzeugquerachse y und einer Fahrzeughochachse z erfasst.
  • Mittels des Kraftsensors werden Signale an dem Fahrzeugrahmen, an der Fahrzeugachse und/oder an dem Fahrerhaus zur Ermittlung wirkender Kräfte erfasst und mittels eines Momentmessers wird ein Getriebeausgangsmoment einer Antriebseinheit des Fahrzeuges 1 erfasst.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Funktionssensoren 7 an der Zugmaschine 1.1 angeordnet und ein Funktionssensor 7 ist an dem Auflieger 1.2 angeordnet, wobei alle Funktionssensoren 7 drahtgebunden und/oder drahtlos mit der fahrzeugseitigen Rechnereinheit 6 verbunden sind, der erfasste Signale der Funktionssensoren 7 zum Auswerten und Verarbeiten zugeführt werden.
  • Mittels der Umgebungssensorik und der Funktionssensoren 7 werden im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 fortlaufend Signale erfasst, die mittels der Rechnereinheit 6 ausgewertet und verarbeitet werden.
  • Insbesondere wird anhand der erfassten Signale der Funktionssensoren 7 ein Vibrationsverhalten des Fahrzeuges 1, d. h. ein Vibrationszustand, ermittelt. Beispielsweise werden die erfassten Signale zur Ermittlung des Vibrationsverhaltens des Fahrzeuges 1 mittels einer Fast-Fourier-Transformation ausgewertet.
  • Anhand der erfassten Signale der Umgebungssensorik wird ein Fahrbahnzustand einer Fahrbahn, die das Fahrzeug 1 momentan befährt, ermittelt. Hierzu wird eine Fahrbahnoberfläche hinsichtlich Fahrbahnunebenheiten, wie z. B. hinsichtlich Querrillen, Rauigkeit, Nässe, Schnee etc., analysiert.
  • Anhand des ermittelten Fahrbahnzustandes wird ein diesem entsprechendes zu erwartendes Vibrationsverhalten bestimmt, wobei ein zu einem früheren Zeitpunkt unter ähnlichen Bedingungen erfasstes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges 1, welches in der Rechnereinheit 6 hinterlegt ist, herangezogen und berücksichtigt werden kann.
  • Das ermittelte Vibrationsverhalten des Fahrzeuges 1 wird mit dem in Bezug auf den Fahrbahnzustand erwarteten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges 1 und/oder mit dem zu einem früheren Zeitpunkt unter ähnlichen Bedingungen erfassten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges 1 verglichen.
  • Mit anderen Worten: Die erfassten Signale der Umgebungssensorik und der Funktionssensoren 7 werden mit Referenzdaten des Fahrzeuges 1 in zumindest einem ähnlichen Fahrzeugzustand verglichen. Dabei sind die Referenzdaten Messungen, die in definierten Fahrzeugzuständen aufgezeichnet wurden. Unter Fahrzeugzustand wird hierbei ein Zustand verstanden, der sich auf das Fahrzeug bezieht, beispielsweise auf seine Beladung oder ggf. vorhandene Auflieger/Anhänger, aber auch ein Zustand, der sich auf die Fahrbedingungen bezieht, beispielsweise auf die Beschaffenheit oder den Zustand der Straßenoberfläche, die Fahrsituation (bspw. Bergauffahrt, Kurvenfahrt) oder die Witterungsbedingungen (bspw. Fahrt bei Regen).
  • Als Referenzdaten liegt beispielsweise vor, dass das Fahrzeug 1 eine Fahrbahn mit einer glatten Fahrbahnoberfläche, mit einer definierten Fahrgeschwindigkeit, einer definierten Drehzahl einer Antriebseinheit des Fahrzeuges 1 und einer definierten Ladung befahren hat.
  • Das ermittelte Vibrationsverhalten wird also mit dem erwarteten und/oder dem zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten Vibrationsverhalten verglichen, so dass Auffälligkeiten erkennbar sind.
  • Insbesondere wird ein Beschädigungszustand einer Fahrzeugkomponente anhand einer Abweichung zwischen dem ermittelten Vibrationsverhalten und dem erwarteten Vibrationsverhalten und/oder bereits erfassten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges 1 und einer Bewertung der Abweichung ermittelt.
  • Um eine Fehlindikation in Bezug auf einen Beschädigungszustand einer Fahrzeugkomponente weitestgehend ausschließen zu können, werden Vorhersagen zur Fahrbahnbeschaffenheit und zur Umgebungsbeschaffenheit bei Überfahrt durch das Fahrzeug 1 berücksichtigt. Es wird also zumindest eine Schätzung in Bezug auf eine Fahrbahnoberfläche durchgeführt.
  • Eigenschaften in Bezug auf die Fahrbahnbeschaffenheit sind die oben genannten, wobei zudem ein Fahrbahnbelag, ein Zustand der Fahrbahn, insbesondere nass, trocken, und/oder ein Fahrbahnprofil geschätzt und/oder anhand der erfassten Signale der Umgebungssensorik ermittelt werden.
  • Anhand des Fahrbahnbelages können sogenannte Autobahnplatten erkannt werden. Daraus kann auf das Frequenzspektrum und die Amplitude der beim Überfahren der Autobahnplatten entstehenden Anregungen geschlossen werden.
  • Nachdem eine Abweichung zwischen dem ermittelten Vibrationsverhalten und dem zu erwartenden und/oder hinterlegten Vibrationsverhalten ermittelt wird, d. h. eine Veränderung identifiziert wurde, erfolgt eine Bewertung und Indikation einer Schwere der Beeinträchtigung, also eine Bewertung des Beschädigungszustandes, insbesondere eines Schadenstyps.
  • Dabei wird als Beschädigungszustand zwischen unwichtiger Auffälligkeit, d. h. Abweichung, schleichend auftretender Beschädigung und plötzlicher Beschädigung unterschieden.
  • Mittels der Rechnereinheit 6 und/oder mittels des Kontrollzentrums 2, dem solche Informationen automatisch gemeldet werden, wird dann überprüft, ob ein sicherer Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 trotz des Beschädigungszustandes möglich ist.
  • Tritt beispielsweise eine vergleichsweise unerwartet hohe Resonanz in aktuellen Gelenkwellenfrequenzbereichen auf und ist in der Umgebung des Fahrzeuges 1 kein Hinweis für ein verstärktes Auftreten dieser Frequenz zu finden, lässt dies auf eine Veränderung, insbesondere auf eine Beschädigung, im Umfeld einer Gelenkwelle des Fahrzeuges 1 schließen.
  • Um eine sich schleichend einstellende Beschädigung einer Fahrzeugkomponente erkennen zu können, werden Auffälligkeiten, insbesondere ermittelte Abweichungen zwischen dem ermittelten Vibrationsverhalten und dem erwarteten und/oder hinterlegten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges 1, regelmäßig an das Kontrollzentrum 2 gemeldet und/oder zumindest in der Rechnereinheit 6 des Fahrzeuges 1 gespeichert.
  • Im Fall, dass ein Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 trotz eines Beschädigungszustandes einer Fahrzeugkomponente möglich ist, wird ein zum Schadenstyp gehöriger Notbetrieb der Fahrzeugkomponente oder des Fahrzeuges 1 eingestellt.
  • Weist beispielsweise ein Getriebe als Fahrzeugkomponente einen Beschädigungszustand auf, wobei eine Getriebestufe geschädigt ist, erfolgt eine Anweisung, insbesondere von der Redcheneinheit 6 oder dem Kontrollzentrum 2, dass diese Getriebestufe, also ein bestimmter Getriebegang, nicht mehr eingelegt wird. Es folgt eine Meldung des Schadens an einen Betreiber des Fahrzeuges 1, so dass der Beschädigungszustand bei nächster Gelegenheit, z. B. im Rahmen einer planmäßigen Wartung oder eines geplanten Stopps, behoben wird.
  • Ist ein sicherer Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 aufgrund des Beschädigungszustandes einer Fahrzeugkomponente nicht möglich, werden Informationen zum Schadenstyp des Beschädigungszustandes verwendet, um einen sicheren Fahrzustand und/oder Fahrzeugzustand zu definieren. Ein auftretender Beschädigungszustand mit einem jeweiligen sicheren Fahrzustand kann z. B. sein, dass ein Fahrzeugreifen 6 geplatzt ist, und in einem solchen Fall vorgesehen ist, dass das Fahrzeug 1 vergleichsweise langsam auf einem Standstreifen oder einem anderen geeigneten Abstellplatz anhält.
  • Weist ein Kühler des Fahrzeuges 1 einen Beschädigungszustand auf, so ist vorgesehen, dass das Fahrzeug 1 mit reduzierter Leistung weiterfährt, um an einer nächsten Abfahrt beispielsweise die Autobahn zu verlassen.
  • Durch Anwendung des Verfahrens werden Auffälligkeiten von Fahrzeugkomponenten im Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 erkannt, wobei anhand dieser mögliche Beschädigungszustände abgeleitet werden und Auswirkungen auf einen weiteren automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 abgeschätzt werden.
  • Dazu erfassen bzw. erfasst die Kamera 4, der radar- und/oder lidarbasierte Sensor 5 und/oder die Funktionssensoren 7 Signale, die der Rechnereinheit 6 zugeführt und in dieser ausgewertet sowie verarbeitet werden. Insbesondere anhand des Vibrationsverhaltens ermittelte Beschädigungszustände von Fahrzeugkomponenten werden mit Daten einer Datenbank verglichen, Entscheidungen zu einem weiteren automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 getroffen und an das Kontrollzentrum 2 und somit an den Fahrzeugbetreiber übermittelt.
  • In jedem Fall kann das Fahrzeug 1 das Kontrollzentrum 2 kontaktieren, um Beschädigungszustände zu melden und um weitere Instruktionen, z. B. eine Anfahrt einer nächstgelegenen Werkstatt, zu erhalten.
  • Zusammenfassend sieht das Verfahren vor, dass anhand erfasster Signale der Funktionssensoren 7 ein Fahrzeugzustand, ein Fahrzeugstatus und insbesondere ein Vibrationsverhalten gemessen werden. In einem Speicher der Rechnereinheit 6 sind die zu einem früheren Zeitpunkt erfassten Signale, insbesondere des Vibrationsverhaltens, hinterlegt, wobei Messdaten gespeichert sind, die Standard-Fahrsituationen abbilden.
  • Anhand erfasster Signale der Kamera 4 und des Sensors 5 werden ein Fahrbahnzustand, insbesondere eine Fahrbahnbeschaffenheit, eine Umgebungsbeschaffenheit, insbesondere Witterungsbedingungen, und ein Fahrbahnprofil prädiziert.
  • Der Fahrzeugstatus und der prädizierte Fahrbahnzustand werden in Bezug auf einen dem Fahrbahnzustand entsprechenden Fahrzeugzustand überprüft, wobei Auffälligkeiten, insbesondere Abweichungen im Frequenzbereich, d. h. des Vibrationsverhaltens des Fahrzeuges 1, ermittelt werden.
  • Die Auffälligkeiten, d. h. die Abweichungen, werden in unwichtige Abweichungen, schleichende Beschädigungszustände einer Fahrzeugkomponente oder plötzliche Beschädigungszustände eingestuft und an das Kontrollzentrum 2 gemeldet. Mittels erfasster gespeicherter Signale werden bisherige Auffälligkeiten der entsprechenden Fahrzeugkomponente ermittelt.
  • Anhand des ermittelten Beschädigungszustandes und/oder eines Schadenstyps wird ermittelt, ob ein weiterer sicherer automatisierter Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 möglich ist. Wenn ja, dann wird der automatisierte Fahrbetrieb ohne Einschränkungen fortgesetzt, wobei die erfassten gespeicherten Signale in Bezug auf bisherige Auffälligkeiten im weiteren Fahrbetrieb berücksichtigt werden.
  • Ist kein weiterer sicherer automatisierter Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 möglich, wird ein sicherer Fahrzustand ermittelt, wobei entweder ein Notbetrieb der Fahrzeugkomponente und/oder des Fahrzeuges 1 eingestellt wird. Beispielsweise werden bzw. wird dazu eine momentane Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 automatisch verringert und/oder das Fahrzeug 1 wird zu einem nächsten sicheren Abstellort gefahren.
  • Wird als sicherer Fahrzustand ein Fahrzeugstopp bestimmt, so wird z. B. ein sofortiges Einleiten zum Abfahren einer Nottrajektorie eingeleitet und das Fahrzeug 1 mittels einer automatisch eingeleiteten Notbremsung am Fahrbahnrand in den Stillstand versetzt.
  • Insbesondere wird das Verfahren mittels neuronaler Netze als lernende Systeme umgesetzt, mittels denen komplexe signaltheoretische Analysen durchgeführt werden.
  • Mittels neuronaler Netze werden z. B. die Auffälligkeiten, d. h. die Abweichungen, im Vibrationsverhalten identifiziert und die Auffälligkeiten, also die Abweichungen, eingestuft.
  • Ein sogenanntes Identifikations-neuronales-Netz wird dazu in Bezug auf einen Standard, insbesondere in Bezug auf eine Standard-Fahrsituation, trainiert. Dazu gibt es beliebig viele gekennzeichnete Daten für auffälligkeitsfreie Standard-Fahrsituationen.
  • Ein sogenanntes Einstufungs-neuronales-Netz zu trainieren ist vergleichsweise aufwändig, da Daten zu verschiedenen Beschädigungszuständen „eingefahren“ werden müssen, um gekennzeichnete Stichproben zu erhalten.
  • Denkbar ist auch, dass beide Stufen, also das Trainieren für die auffälligkeitsfreien Standard-Fahrsituationen und das „Einfahren“ für verschiedene Beschädigungszustände in einem neuronalen Netz trainiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Fahrzeug
    1.1
    Zugmaschine
    1.2
    Auflieger
    2
    Kontrollzentrum
    3
    Antenne
    4
    Kamera
    5
    Sensor
    6
    Rechnereinheit
    7
    Funktionssensor
    8
    Fahrzeugreifen
    x
    Fahrzeuglängsachse
    y
    Fahrzeugquerachse
    z
    Fahrzeughochachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10144076 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges (1), wobei ein Beschädigungszustand einer Fahrzeugkomponente des Fahrzeuges (1) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - ein momentanes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) beim Befahren einer Fahrbahn ermittelt wird und - ein Fahrbahnzustand der befahrenen Fahrbahn ermittelt wird, wobei - ein aufgrund des Fahrbahnzustandes erwartetes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) mit dem ermittelten momentanen Vibrationsverhalten verglichen wird und der Beschädigungszustand anhand einer Abweichung zwischen dem ermittelten Vibrationsverhalten und dem erwarteten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) und einer Bewertung der Abweichung ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des ermittelten Beschädigungszustandes und der den Beschädigungszustand betreffenden Fahrzeugkomponente zumindest eine Maßnahme automatisch eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als automatisch eingeleitete Maßnahme ein Notbetrieb der Fahrzeugkomponente und/oder des Fahrzeuges (1) aktiviert wird, das Fahrzeug (1) in den Stillstand versetzt wird und/oder eine Information an ein mit dem Fahrzeug (1) verbundenes Kontrollzentrum (2) abgesetzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein sensorisch erfasstes Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) mit einem zu einem früheren Zeitpunkt unter ähnlichen Bedingungen erfassten Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) verglichen wird und bei der Ermittlung des Beschädigungszustandes berücksichtigt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung und Bewertung der Abweichung zur Bestimmung des Beschädigungszustandes mittels neuronaler Netze durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsverhalten des Fahrzeuges (1) anhand erfasster Signale eines fahrzeugseitigen Mikrofons, eines Momentmessers, eines Kraft- und/oder Beschleunigungssensors als Funktionssensoren (7) ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Beschleunigungssensors Signale in Bezug auf Beschleunigungen und/oder Bewegungsschwankungen an einem Fahrzeugrahmen, an einer Fahrzeugachse und/oder an einem Fahrerhaus in Richtung einer Fahrzeuglängsachse, einer Fahrzeugquerachse und einer Fahrzeughochachse erfasst werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kraftsensors Signale an dem Fahrzeugrahmen, an der Fahrzeugachse und/oder an dem Fahrerhaus zur Ermittlung wirkender Kräfte erfasst werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Momentmessers oder einer Momentenschätzung aus einem Motorkennwert ein Beschädigungszustandes eines Getriebes erfasst wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschädigungszustand im automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges (1) ermittelt wird.
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